專利名稱：一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的天線構(gòu)成，具體地說涉及一種適應(yīng)于小型飛機機載的干涉合成孔徑雷達(dá)，其接收天線與發(fā)射天線分置兩處，以獲得長干涉基線的天線構(gòu)成。
背景技術(shù)：
機載干涉合成孔徑雷達(dá)可以快速地獲取地面的高程信息，具有廣泛的應(yīng)用前景。干涉合成孔徑雷達(dá)中兩個接收天線的相位中心的連線稱為干涉基線，它是一個矢量，該矢量的模是基線長度，該矢量的方向是基線指向。為了獲取地面數(shù)字高程模型(DEM)，干涉基線的指向要求與載機的縱軸相垂直；為了得到高的高程精度，必需提供大的干涉基線長度。
對于機載干涉合成孔徑雷達(dá)來說，拓展干涉基線長度的方法分為兩類一類是在載機上設(shè)置一個剛性平臺，例如將一長金屬管橫穿過載機機身，將用于干涉測量的天線固定在金屬管的兩端，機載AeS-1干涉合成孔徑雷達(dá)是其中的典型代表；另一類是在載機機翼的適當(dāng)部位固定或掛裝用于干涉測量的天線，Canberra干涉合成孔徑雷達(dá)和GeoSAR干涉系統(tǒng)屬于這一類。
前一類剛性平臺構(gòu)成方法的天線直接固定在剛性平臺上，基線長度是非常穩(wěn)定的，絕對長度可在地面預(yù)先測量。該方法的缺點是要對載機作重大的改裝。后一類方法由于天線直接掛裝在載機機翼下，對于小型飛機來說，接收天線的尺寸和重量不能過大。另外搭載干涉天線的平臺為非剛性結(jié)構(gòu)，基線不穩(wěn)定，在干涉合成孔徑雷達(dá)運行過程中基線的長度和指向是隨機變動的，因而需要對干涉基線進(jìn)行實時測量，即要對兩個天線的位置和姿態(tài)進(jìn)行精密動態(tài)的測量。本專利針對小型飛機的特點在后一類方法的基礎(chǔ)上給出干涉基線長度的拓展方法，關(guān)于干涉基線的精密動態(tài)測量將在另一專利申請中給出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的天線構(gòu)成，該天線構(gòu)成適應(yīng)于小型飛機的機載干涉合成孔徑雷達(dá)，能有效地減小接收天線的孔徑，其采用收發(fā)天線分置的方式減小接收天線的尺寸和重量，可以將兩個接收天線直接掛裝在載機機翼下，構(gòu)建盡可能長的干涉合成孔徑雷達(dá)的干涉基線。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其設(shè)有三個天線，一發(fā)射天線位于載機腹部的天線罩內(nèi)，安裝在天線罩內(nèi)的一個自穩(wěn)平臺上，兩個接收天線分別直接掛裝在載機左右機翼下的天線罩內(nèi)，使干涉合成孔徑雷達(dá)的基線長度可以達(dá)到幾米到幾十米。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述發(fā)射天線，其物理尺寸大于機載干涉合成孔徑雷達(dá)收發(fā)天線共用結(jié)構(gòu)的發(fā)射天線的物理尺寸，從而提高了發(fā)射天線的孔徑和增益。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述發(fā)射天線，與載機機艙內(nèi)的機載干涉合成孔徑雷達(dá)的發(fā)射機靠近，使從發(fā)射機到發(fā)射天線的饋線長度較短，因而干涉合成孔徑雷達(dá)具有較低的發(fā)射饋線損耗。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述發(fā)射天線，其幾何關(guān)系和幾何尺寸確定機載干涉合成孔徑雷達(dá)的地面有效照射區(qū)域。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述兩接收天線，分別掛裝在載機左右機翼下的天線罩內(nèi)，機載干涉合成孔徑雷達(dá)的接收機安裝在載機機艙內(nèi)，將低噪聲高頻放大器與兩接收天線就近安裝，以減小接收饋線損耗。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述兩接收天線的孔徑和增益小于機載干涉合成孔徑雷達(dá)收發(fā)天線共用結(jié)構(gòu)的接收天線的孔徑和增益，其物理尺寸和自身重量小于其接收天線的相應(yīng)要求。
所述的收發(fā)分置天線結(jié)構(gòu)，其所述接收天線不含大功率器件，使得接收天線尺寸和重量得以減小，降低對天線掛載點的強度要求。
所述的收發(fā)分置天線結(jié)構(gòu)，其所述兩個接收天線的安裝位置的連線方向與載機的縱軸相垂直，或者安裝在載機的縱軸方向，從而實現(xiàn)機載干涉合成孔徑雷達(dá)的跨軌干涉或沿軌干涉。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述兩個接收天線的連線方向，與載機的縱軸方向成某一角度，從而同時實現(xiàn)機載干涉合成孔徑雷達(dá)的跨軌干涉和沿軌干涉。
所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其所述發(fā)射天線，位于兩接收天線的連線中點，或根據(jù)實際應(yīng)用情況調(diào)整其與兩個接收天線的相對位置。


圖1為本發(fā)明機載干涉合成孔徑雷達(dá)的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)示意圖(圖中天線罩未畫出)；圖2為本發(fā)明中發(fā)射天線和在機翼下的兩個接收天線罩的安裝示意圖。
具體實施例方式
見圖1、圖2，本發(fā)明的一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，適用于小型飛機的機載干涉合成孔徑雷達(dá)。圖1中，在飛機的兩個機翼下掛裝兩個接收天線A1、A2。在飛機的腹部掛裝發(fā)射天線A。載機飛行方向為 ；垂直方向為 ； 與前兩者構(gòu)成右手系。發(fā)射天線A用于發(fā)射，兩個接收天線A1和A2用于接收?；€向量 位于 平面內(nèi)。與常規(guī)干涉合成孔徑雷達(dá)雙天線構(gòu)成不同，本發(fā)明提出一種三天線的干涉合成孔徑雷達(dá)，其中一個發(fā)射天線A專用于發(fā)射微波功率，另外兩個接收天線A1、A2作為接收雷達(dá)地面回波信號的接收天線。兩個接收天線A1、A2的連線方向與載機的縱軸相垂直，或者安裝在載機的縱軸方向，從而實現(xiàn)機載干涉合成孔徑雷達(dá)的跨軌干涉或沿軌干涉。兩個接收天線A1、A2的連線方向也可與載機的縱軸方向成某一角度，從而同時實現(xiàn)機載干涉合成孔徑雷達(dá)的跨軌干涉和沿軌干涉。而發(fā)射天線A的位置是任意的，可位于兩接收天線A1、A2的連線中點，或根據(jù)實際應(yīng)用情況調(diào)整其與兩個接收天線A1、A2的相對位置。
這種收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，仍然具備干涉合成孔徑雷達(dá)的全部特性和性能。這種天線構(gòu)成以增加一個天線的代價，消除了常規(guī)干涉合成孔徑雷達(dá)中收發(fā)天線共用所帶來的約束。
本發(fā)明中利用小型飛機作為干涉合成孔徑雷達(dá)的載機，將兩個接收天線A1、A2直接掛裝在載機機翼下，干涉合成孔徑雷達(dá)的基線長度可以達(dá)到幾米到幾十米，能夠?qū)崿F(xiàn)干涉合成孔徑雷達(dá)長基線的要求。常規(guī)干涉合成孔徑雷達(dá)的天線直接固定在載機機身上或安裝在飛機機腹下的天線罩內(nèi)，兩個接收天線A1、A2之間的橫向距離(垂直于飛機縱軸方向)受飛機機身寬度的限制，一般只能達(dá)到1~2米的長度，已不適應(yīng)于機載干涉合成孔徑雷達(dá)長基線的要求。從機械設(shè)計方面考慮，為了實現(xiàn)兩個接收天線A1、A2直接掛裝在載機機翼下的方案，必須盡量減小兩接收天線A1、A2的尺寸和重量。接收天線A1、A2不含大功率器件，使得接收天線尺寸和重量得以減小，降低對天線掛載點的強度要求。本發(fā)明提出的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)可以對兩接收天線A1、A2增益和發(fā)射天線A增益分別加以調(diào)節(jié)，在保證干涉合成孔徑雷達(dá)性能不變的條件下，通過加大發(fā)射天線A增益的途徑來減小兩接收天線A1、A2的增益，從而達(dá)到將兩接收天線A1、A2的尺寸和重量減小到直接掛裝在載機機翼下的要求。
在本發(fā)明中，發(fā)射天線A的位置不受干涉合成孔徑雷達(dá)基線的約束。本發(fā)明提出將發(fā)射天線A安裝在載機腹部的天線罩(如圖2所示)內(nèi)。由于載機腹部的天線罩可以容納較大尺寸的發(fā)射天線A，從而可以提高發(fā)射天線A的孔徑和增益，以補償兩接收天線A1、A2增益減低對雷達(dá)性能的影響。
小型飛機的機載干涉合成孔徑雷達(dá)的發(fā)射機安裝在載機機艙內(nèi)，發(fā)射天線A安裝在載機腹部的天線罩內(nèi)，二者的就近安裝使從發(fā)射機到發(fā)射天線A的饋線長度較短，因而干涉合成孔徑雷達(dá)具有較低的發(fā)射饋線損耗。
小型飛機的機載干涉合成孔徑雷達(dá)的兩接收天線A1、A2分別掛裝在載機左右機翼下的吊倉內(nèi)，接收機安裝在載機機艙內(nèi)，二者的距離較遠(yuǎn)。為了降低接收饋線損耗，將低噪聲高頻放大器與兩接收天線A1、A2就近安裝在一起，以減小接收饋線損耗。
本發(fā)明中的發(fā)射天線A安裝在一個自穩(wěn)平臺(圖中沒畫出)上，其幾何關(guān)系和幾何尺寸確定機載干涉合成孔徑雷達(dá)的地面照射區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，設(shè)有三個天線，一發(fā)射天線位于載機腹部的天線罩內(nèi)，安裝在天線罩內(nèi)的一個自穩(wěn)平臺上，兩個接收天線分別直接掛裝在載機左右機翼下的天線罩內(nèi)，使干涉合成孔徑雷達(dá)的基線長度可以達(dá)到幾米到幾十米。
2.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)射天線，其物理尺寸大于機載干涉合成孔徑雷達(dá)收發(fā)天線共用結(jié)構(gòu)的發(fā)射天線的物理尺寸，從而提高了發(fā)射天線的孔徑和增益。
3.如權(quán)利要求1或2所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)射天線，與載機機艙內(nèi)的機載干涉合成孔徑雷達(dá)的發(fā)射機靠近，使從發(fā)射機到發(fā)射天線的饋線長度較短，因而干涉合成孔徑雷達(dá)具有較低的發(fā)射饋線損耗。
4.如權(quán)利要求1或2所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)射天線，其幾何關(guān)系和幾何尺寸確定機載干涉合成孔徑雷達(dá)的地面有效照射區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩個接收天線，是分別掛裝在載機左右機翼下的天線罩內(nèi)，機載干涉合成孔徑雷達(dá)的接收機安裝在載機機艙內(nèi)，將低噪聲高頻放大器與兩個接收天線就近安裝，以減小接收饋線損耗。
6.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩個接收天線的孔徑和增益小于機載干涉合成孔徑雷達(dá)收發(fā)天線共用結(jié)構(gòu)的接收天線的孔徑和增益，其物理尺寸和自身重量小于其接收天線的相應(yīng)要求。
7.如權(quán)利要求1或6所述的收發(fā)分置天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接收天線不含大功率器件，使得接收天線尺寸和重量得以減小，降低對天線掛載點的強度要求。
8.如權(quán)利要求1或6所述的收發(fā)分置天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩個接收天線的安裝位置的連線方向與載機的縱軸相垂直，或者安裝在載機的縱軸方向，從而實現(xiàn)機載干涉合成孔徑雷達(dá)的跨軌干涉或沿軌干涉。
9.如權(quán)利要求1或6所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩個接收天線的連線方向，與載機的縱軸方向成某一角度，從而同時實現(xiàn)機載干涉合成孔徑雷達(dá)的跨軌干涉和沿軌干涉。
10.如權(quán)利要求1或2所述的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)射天線，位于兩個接收天線的連線中點，或根據(jù)實際應(yīng)用情況調(diào)整其與兩個接收天線的相對位置。
全文摘要
本發(fā)明給出一種機載干涉合成孔徑雷達(dá)的收發(fā)天線分置結(jié)構(gòu)，其設(shè)有三個天線，一發(fā)射天線位于載機腹部的天線罩內(nèi)，安裝在天線罩內(nèi)的一個自穩(wěn)平臺上，兩個接收天線分別直接掛裝在載機左右機翼下的天線罩內(nèi)，使干涉合成孔徑雷達(dá)的基線長度可以達(dá)到幾米到幾十米。本發(fā)明適應(yīng)于小型飛機機載的干涉合成孔徑雷達(dá)使用。
文檔編號H01Q1/27GK1707852SQ20051007114
公開日2005年12月14日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者彭海良, 王彥平, 王衛(wèi)延, 吳一戎, 丁赤飚, 向茂生 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所